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課時(shí)訓(xùn)練(八) 動(dòng)能 勢(shì)能 機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化 一、選擇題 1．2017年5月21日，在長(zhǎng)春市舉行的國(guó)際馬拉松比賽中，當(dāng)運(yùn)動(dòng)員加速?zèng)_刺時(shí)，運(yùn)動(dòng)員的(　　) A．動(dòng)能增大 B．慣性增大 C．所受重力增大 D．運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變 2．下列四幅圖中，動(dòng)能和勢(shì)能之間沒(méi)有發(fā)生相互轉(zhuǎn)化的是(　　) 圖8－1 3．如圖8－2所示是蹦床運(yùn)動(dòng)員表演時(shí)的情景，運(yùn)動(dòng)員從最低點(diǎn)到達(dá)最高點(diǎn)的過(guò)程中，他的動(dòng)能和重力勢(shì)能的變化情況分別是(　　) 圖8－2 A．動(dòng)能減小，重力勢(shì)能增大 B．動(dòng)能增大，重力勢(shì)能減小 C．動(dòng)能先增大后減小，重力勢(shì)能增大 D．動(dòng)能先減小后增大，重力勢(shì)能減小 4．如圖8－3所示，木塊沿斜面從頂端勻速下滑的過(guò)程中，木塊的(　　) 圖8－3 A．重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增大 B．重力勢(shì)能減小，機(jī)械能減小 C．動(dòng)能不變，機(jī)械能不變 D．重力勢(shì)能不變，機(jī)械能減小 5．我國(guó)用“長(zhǎng)征二號(hào)丁”運(yùn)載火箭成功將世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星(簡(jiǎn)稱“量子衛(wèi)星”)“墨子號(hào)”發(fā)射升空，火箭在加速上升的過(guò)程中(　　) A．動(dòng)能不變，重力勢(shì)能增加，機(jī)械能增加 B．動(dòng)能增加，重力勢(shì)能不變，機(jī)械能增加 C．動(dòng)能增加，重力勢(shì)能增加，機(jī)械能增加 D．動(dòng)能不變，重力勢(shì)能不變，機(jī)械能不變 6．如圖8－4所示，我國(guó)空中加油機(jī)正在給殲－10戰(zhàn)斗機(jī)加油，加油過(guò)程中，若戰(zhàn)斗機(jī)的高度和速度不變，則戰(zhàn)斗機(jī)的(　　) 圖8－4 A．動(dòng)能增加，勢(shì)能減小，機(jī)械能不變 B．動(dòng)能不變，勢(shì)能不變，機(jī)械能不變 C．動(dòng)能減小，勢(shì)能不變，機(jī)械能減小 D．動(dòng)能增加，勢(shì)能增加，機(jī)械能增加 7．如圖8－5所示是一名運(yùn)動(dòng)員投擲鉛球的過(guò)程示意圖。鉛球在b點(diǎn)離手，c點(diǎn)是鉛球運(yùn)動(dòng)的最高點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，在a到d的整個(gè)過(guò)程中，下列說(shuō)法不正確的是(　　) 圖8－5 A．只有在a到b的過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員對(duì)鉛球做了功 B．在b到d的過(guò)程中，鉛球的機(jī)械能先增加后減少 C．在c到d的過(guò)程中，鉛球的重力勢(shì)能減少 D．在a到d的過(guò)程中，鉛球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)在不斷變化 8．依據(jù)下面圖片探究問(wèn)題，其中不正確的是(　　) 圖8－6 A．圖甲：取兩根相同的蠟燭做平面鏡成像實(shí)驗(yàn)，是為了探究像與物的大小關(guān)系 B．圖乙：用一只手捏住三角尺可以探究壓強(qiáng)與受力面積的關(guān)系 C．圖丙：是為了探究浮力的大小與排開(kāi)液體體積的關(guān)系 D．圖?。河靡恢虚g掛有小鐵塊的橡皮筋穿過(guò)罐頂和罐底，讓其從斜面滾下，觀察到滾下后又返回，產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是重力勢(shì)能和動(dòng)能的相互轉(zhuǎn)化 9．有一種叫”蹦極”的游戲，游戲者將一根有彈性的繩子一端系在身上，另一端固定在高處，從高處跳下。如圖8－7所示，圖中a點(diǎn)是彈性繩自然下垂時(shí)的位置，c點(diǎn)是游戲者所到達(dá)的最低點(diǎn)。在游戲者由跳臺(tái)至最低點(diǎn)c處的過(guò)程中，空氣阻力不計(jì)。下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖8－7 A．整個(gè)過(guò)程中游戲者在a點(diǎn)的動(dòng)能最大 B．整個(gè)過(guò)程中游戲者重力勢(shì)能的減小量等于他的動(dòng)能增加量 C．游戲者在c點(diǎn)時(shí)受平衡力作用 D．從a點(diǎn)下落到c點(diǎn)的過(guò)程中，游戲者的動(dòng)能先增大后減小 10．(多選)如圖8－8所示，質(zhì)量為m的小球由靜止開(kāi)始下落，落在與A點(diǎn)等高、豎直放置、靜止的輕彈簧上，到達(dá)與B點(diǎn)等高處時(shí)小球重力與彈簧的彈力大小相等，圖中與C點(diǎn)等高處是小球到達(dá)的最低點(diǎn)(不計(jì)空氣阻力)。下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖8－8 A．下落過(guò)程中，小球重力勢(shì)能減小、動(dòng)能增大、小球與彈簧機(jī)械能不守恒 B．下落過(guò)程中，小球重力勢(shì)能一直減小、動(dòng)能先增大后減小、小球與彈簧機(jī)械能守恒 C．到達(dá)C點(diǎn)時(shí)，小球的動(dòng)能為零，受到的重力大于彈簧的彈力 D．從B到C，小球的重力勢(shì)能與動(dòng)能都減小，轉(zhuǎn)化成彈性勢(shì)能 二、填空題 11．如圖8－9所示為道路垃圾清掃車，左右掃盤(pán)將垃圾掃至車下吸嘴的前方，風(fēng)機(jī)使垃圾箱、吸管和吸嘴組成的風(fēng)道產(chǎn)生高速氣流，由于氣體流速越大的位置，壓強(qiáng)越＿＿＿＿＿(選填“大”或“小”)，垃圾源源不斷地被吸到垃圾箱中，實(shí)現(xiàn)路面清掃。若垃圾車在清掃過(guò)程中沿路面勻速行駛，則車的動(dòng)能＿＿＿＿＿，對(duì)地面的壓強(qiáng)＿＿＿＿＿。(后兩空均選填“變大”“不變”或“變小”) 圖8－9 12．在“探究動(dòng)能大小與質(zhì)量的關(guān)系”的兩次實(shí)驗(yàn)中，小球從同一高度由靜止開(kāi)始釋放時(shí)的場(chǎng)景如圖8－10所示，木板固定在水平面上。該實(shí)驗(yàn)中小球的動(dòng)能是由＿＿＿＿＿轉(zhuǎn)化而來(lái)的，實(shí)驗(yàn)時(shí)通過(guò)比較木塊在木板上滑行的＿＿＿＿＿來(lái)比較動(dòng)能的大小。圖中錯(cuò)誤的操作是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。改正錯(cuò)誤后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)圖乙中的木塊滑出的遠(yuǎn)些，則可以得出結(jié)論：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 圖8－10 13．用細(xì)線懸掛的滾擺從如圖8－11所示位置由靜止釋放，若忽略空氣阻力，那么滾擺在最高點(diǎn)的勢(shì)能＿＿＿＿＿下降至最低點(diǎn)的動(dòng)能；實(shí)際上，滾擺在擺動(dòng)過(guò)程中，會(huì)與空氣摩擦產(chǎn)生熱，擺幅逐漸減小，最終停下來(lái)，那么在擺動(dòng)過(guò)程中由于摩擦轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能＿＿＿＿＿滾擺在最高點(diǎn)所具有的勢(shì)能。(均選填“大于”“等于”或“小于”) 圖8－11 14．如圖8－12是皮球落地后彈跳過(guò)程中，每隔相等時(shí)間曝光一次所拍攝的照片。A、B是同一高度的兩點(diǎn)，則A點(diǎn)的重力勢(shì)能＿＿＿＿＿(選填“大于”“小于”或“等于”)B點(diǎn)的重力勢(shì)能；A點(diǎn)的動(dòng)能＿＿＿＿＿(選填“大于”“小于”或“等于”)B點(diǎn)的動(dòng)能。 圖8－12 三、簡(jiǎn)答題 15．如圖8－13所示是運(yùn)動(dòng)員在乒乓球比賽中，高拋發(fā)球時(shí)的情景。不計(jì)空氣阻力，請(qǐng)你回答下列問(wèn)題： (1)在乒乓球上升的過(guò)程中，乒乓球的能量是如何轉(zhuǎn)化的？其機(jī)械能如何變化？ (2)乒乓球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，是否處于平衡狀態(tài)？請(qǐng)說(shuō)明理由。 圖8－13 (１)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ (２）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 四、實(shí)驗(yàn)探究題 16．如圖8－14所示是探究“物體動(dòng)能的大小與什么因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。 圖8－14 (1)該實(shí)驗(yàn)裝置要探究的是物體動(dòng)能的大小與物體＿＿＿＿＿的關(guān)系。(物體A、B質(zhì)量不變) (2)該實(shí)驗(yàn)中所探究物體的動(dòng)能是指物體＿＿＿＿＿(選填“A”或“B”)的動(dòng)能。 (3)該實(shí)驗(yàn)中物體動(dòng)能的大小是通過(guò)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿來(lái)反映的。 (4)該實(shí)驗(yàn)中物體的速度是指物體A從斜面上由靜止?jié)L下與物體B即將碰撞時(shí)的速度，它是通過(guò)改變＿＿＿＿＿(選填“高度”或“質(zhì)量”)來(lái)改變的。 (5)實(shí)驗(yàn)表明，同一物體A從斜面高處自由滾下，高度越高，物體B被撞得越遠(yuǎn)，從而可得出結(jié)論＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 (6)若要探究物體動(dòng)能與質(zhì)量的關(guān)系，則需用不同質(zhì)量的物體從斜面＿＿＿＿＿高度由靜止?jié)L下，并觀察記錄。 17．小夏同學(xué)在體育活動(dòng)中，從鉛球下落陷入沙坑的深度情況受到啟發(fā)，并產(chǎn)生了如下猜想。 猜想一：物體的重力勢(shì)能與物體的質(zhì)量有關(guān)； 猜想二：物體的重力勢(shì)能與物體的下落高度有關(guān)； 猜想三：物體的重力勢(shì)能與物體的運(yùn)動(dòng)路徑有關(guān)。 為此小夏設(shè)計(jì)了如圖8－15所示的實(shí)驗(yàn)：用大小、形狀相同的A、B、C、D四個(gè)鉛球分別從距離沙表面某高度處?kù)o止釋放，其中D球從光滑彎曲管道上端靜止滑入，最后從管道下端豎直落下(球在光滑管道中運(yùn)動(dòng)的能量損失不計(jì))。 圖8－15 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表： 實(shí)驗(yàn)序號(hào) 鉛球代號(hào) 鉛球質(zhì)量/g 下落高度/m 陷入沙坑的深度/m ① A 200 0.5 0.1 ② B 400 0.5 0.25 ③ C 200 1 0.2 ④ D 200 1 0.2 (1)本實(shí)驗(yàn)中，采用的探究問(wèn)題的方法有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。(寫(xiě)出一種方法即可) (2)本實(shí)驗(yàn)中，鉛球的重力勢(shì)能大小是通過(guò)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿來(lái)反映的。 (3)為驗(yàn)證猜想二，應(yīng)比較＿＿＿＿＿(填實(shí)驗(yàn)序號(hào))。得到的結(jié)論是：當(dāng)物體質(zhì)量相同時(shí)，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 (4)比較③④，得到的結(jié)論是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 (5)經(jīng)進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)和分析，小夏大膽給出重力勢(shì)能(Ep)的表達(dá)式“Ep＝mhg”，并去辦公室詢問(wèn)了老師，得以證實(shí)。小夏高興不已，回到教室后，根據(jù)學(xué)過(guò)的知識(shí)又算出了各小球落到沙表面時(shí)的動(dòng)能，其中B球的動(dòng)能為＿＿＿＿＿J。(忽略空氣阻力，g取10 N/kg) 18．小江同學(xué)利用一個(gè)彈珠、三個(gè)材料和厚度相同、長(zhǎng)度不同的橡皮條，探究“橡皮條的彈性勢(shì)能與長(zhǎng)度、寬度的關(guān)系”。他依次將橡皮條固定在彈弓上，如圖8－16所示，在彈性范圍內(nèi)，拉伸相同的伸長(zhǎng)量，將彈珠在同一位置沿水平方向彈射出去，測(cè)得彈射的水平距離，記錄數(shù)據(jù)如下表： 圖8－16 次數(shù) 橡皮條 橡皮條寬/cm 橡皮條長(zhǎng)/cm 彈射的水平距離/m 1 A 0.50 20.00 10.10 2 B 0.50 30.00 8.20 3 C 1.00 20.00 14.00 請(qǐng)回答以下問(wèn)題： (1)實(shí)驗(yàn)中，是通過(guò)比較＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿來(lái)間接反映橡皮條的彈性勢(shì)能大小。 (2)比較第1次和第2次實(shí)驗(yàn)可知，拉伸相同的伸長(zhǎng)量，橡皮條的彈性勢(shì)能與橡皮條的＿＿＿＿＿有關(guān)。 (3)比較第1次和第3次實(shí)驗(yàn)可知，拉伸相同的伸長(zhǎng)量，橡皮條的彈性勢(shì)能還與橡皮條的＿＿＿＿＿有關(guān)。 (4)用同種材料、同厚度的橡皮條，拉伸相同的伸長(zhǎng)量，彈性勢(shì)能最大的橡皮條是(　　) A．窄而長(zhǎng)的 B．寬而長(zhǎng)的 C．窄而短的 D．寬而短的 參考答案 1．A　 2．C　 3．C　 4．B 5．C　[解析] 火箭在加速上升的過(guò)程中，質(zhì)量不變，動(dòng)能增加，重力勢(shì)能增加；機(jī)械能為動(dòng)能與勢(shì)能之和，所以機(jī)械能也增加，故選C。 6．D　 7．B　 8．D　 9．D 10．BD　[解析] 下落過(guò)程中，高度減小，小球重力勢(shì)能減小。在OA段，小球的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，動(dòng)能增大；在AB段，向下的重力大于向上的彈力，合力向下，小球做加速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能逐漸增大，同時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能增大；在BC段，向上的彈力大于向下的重力，合力向上，小球做減速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能逐漸減小，彈簧的彈性勢(shì)能增大。綜上所述，下落過(guò)程中小球的動(dòng)能先增大后減小。不計(jì)空氣阻力，整個(gè)過(guò)程中無(wú)能量損耗，則小球與彈簧機(jī)械能守恒，故B正確，A錯(cuò)誤。到達(dá)C點(diǎn)時(shí)，小球的動(dòng)能為零；由于在B點(diǎn)時(shí)重力等于彈力，C點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性形變程度大于B點(diǎn)時(shí)的彈性形變程度，所以C點(diǎn)時(shí)彈簧的彈力大于B點(diǎn)時(shí)的彈力，即C點(diǎn)時(shí)小球受到的彈力大于小球的重力，故C錯(cuò)誤。從B到C，高度減小，小球重力勢(shì)能減小，速度減小，動(dòng)能減小，由于不計(jì)空氣阻力，減小的動(dòng)能和重力勢(shì)能均轉(zhuǎn)化成彈簧的彈性勢(shì)能，故D正確。 11．小　變大　變大 12．重力勢(shì)能　距離　兩次實(shí)驗(yàn)中未保持木塊的初始位置相同　速度相同時(shí)，物體的質(zhì)量越大，動(dòng)能越大 13．等于　等于 [解析] 由于忽略空氣阻力，滾擺由最高點(diǎn)擺動(dòng)到最低點(diǎn)，重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，故開(kāi)始時(shí)最高點(diǎn)的重力勢(shì)能等于最低點(diǎn)的動(dòng)能。實(shí)際上，由于空氣阻力，滾擺最終停下來(lái)，說(shuō)明開(kāi)始時(shí)最高點(diǎn)的重力勢(shì)能完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故內(nèi)能等于開(kāi)始時(shí)最高點(diǎn)的重力勢(shì)能。 14．等于　大于 15．(1)在乒乓球上升的過(guò)程中，乒乓球的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，機(jī)械能不變。 (2)乒乓球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，處于非平衡狀態(tài)。因?yàn)槠古仪虼藭r(shí)只受到重力作用，受力不平衡，所以處于非平衡狀態(tài)。 16．(1)速度　(2)A　(3)物體B移動(dòng)的距離 (4)高度 (5)當(dāng)質(zhì)量相同時(shí)，物體的速度越大，動(dòng)能越大 (6)相同(或同一) 17．(1)控制變量法 (2)鉛球陷入沙坑的深度 (3)①③　物體的下落高度越高，其重力勢(shì)能越大 (4)當(dāng)物體的質(zhì)量和下落高度均相同時(shí)，物體的重力勢(shì)能與物體的運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)關(guān) (5)2 [解析] (3)猜想二要探究物體重力勢(shì)能與下落高度的關(guān)系，應(yīng)控制小球的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)路徑相同，下落高度不同，即①③兩次實(shí)驗(yàn)符合條件。 (5)忽略空氣阻力，則小球下落時(shí)機(jī)械能守恒，下落前的重力勢(shì)能等于小球落到沙表面時(shí)的動(dòng)能，則B球落到沙表面時(shí)的動(dòng)能Ek＝Ep＝mgh＝0.4 kg10 N/kg0.5 m＝2 J。 18．(1)彈珠被彈射的水平距離　(2)長(zhǎng)度 (3)寬度　(4)D [解析] (1)實(shí)驗(yàn)中，是通過(guò)比較彈珠被彈射的水平距離來(lái)間接反映橡皮條的彈性勢(shì)能大小，彈珠被彈射的水平距離越大，橡皮條的彈性勢(shì)能就越大。(2)比較第1次和第2次實(shí)驗(yàn)可知，橡皮條的寬度相同，拉伸相同的伸長(zhǎng)量，橡皮條短的具有的彈性勢(shì)能大，即橡皮條的彈性勢(shì)能與橡皮條的長(zhǎng)度有關(guān)。(3)比較第1次和第3次實(shí)驗(yàn)可知，橡皮條的長(zhǎng)度相同，拉伸相同的伸長(zhǎng)量，橡皮條寬的彈性勢(shì)能大，即橡皮條的彈性勢(shì)能還與橡皮條的寬度有關(guān)。(4)因?yàn)橄鹌l的彈性勢(shì)能大小與長(zhǎng)度和寬度都有關(guān)，橡皮條越短、越寬，彈性勢(shì)能越大，所以短而寬的橡皮條彈性勢(shì)能大，故選D。